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用于豆芽培育的水循环使用的方法及系统与流程

花匠小妙招
2024-12-15 22:54

技术领域
本发明涉及蔬菜培育领域，特别涉及一种豆芽培育的水循环使用的方法。

背景技术：

豆芽培育需要大量淋水，以达到调节豆芽生长温度、补充豆芽生长所需水
分以及排除细菌霉菌等微生物的目的。目前规模化生产豆芽的企业为节约水资
源，降低生产成本，大部分都会将淋水回收处理后循环使用。循环水中含有大
量的有机物，主要是豆芽生长过程中分泌的次生代谢物，也有部分来自细菌的
分泌物，循环水中还含有细菌霉菌，这些物质一定程度上抑制了豆芽的正常生
长，影响豆芽的品质。
李永华等李永华,康玉凡,陶礼明,等.臭氧生物活性炭技术对工厂化豆芽
生产回收水的净化效果研究[J].中国农学通报,2012,27(25):133-137.公开了一
种使用臭氧生物活性炭氧化技术对豆芽工厂化生产过程回收水进行处理的工
艺，将回收水依次通过过滤网、两层砂滤器，再经过通入臭氧的碳滤器，得到
净化水。将所得的净化水循环使用于豆芽培育，不同程度降低了绿豆芽和大豆
芽的品质。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于豆芽培育的水循环使用的方法，
采用该方法的所获得的水循环用于培育黄豆芽不会降低黄豆芽的品质。
一方面，本发明提供了一种用于豆芽培育的水循环使用的方法，包括以下
步骤：
S1，将回收水通过紫外线/臭氧联合消毒，所述的回收水为培育绿豆芽的水；
S2，经S1步骤消毒的回收水依次通过石英砂、活性炭进行过滤，得到用
于培育黄豆芽的净化水。
作为优选，上述的步骤S1中，紫外线的照射剂量为12～140MJ/cm2，臭氧
在回收水中的浓度为0.4～2mg/L。
作为优选，上述的步骤S1中，紫外线的照射剂量为40～80MJ/cm2，臭氧在
回收水中的浓度为0.6～1.2mg/L。
作为优选，上述的步骤S2中，回收水通过石英砂的初始滤速为8～15m/h。
作为优选，上述的步骤S2中，在石英砂、活性炭过滤之后，还包括通过长
纤维过滤层进行过滤的步骤，通过长纤维过滤层的初始滤速为25～85m/h。
作为优选，上述的步骤S2中，在将净化水用于培育黄豆芽之前，还包括调
节净化水的水温的步骤，所述的水温为5～28℃。
另一方面，本发明还提供一种用于豆芽培育的水循环系统，包括：
回收机构，紫外线/臭氧联合消毒机构和第一过滤机构；
所述回收机构用于回收培育绿豆芽的水；
所述紫外线/臭氧联合消毒机构的进液口与所述回收机构的出液口相连，紫
外线/臭氧联合消毒机构的出液口与所述第一过滤机构的进液口相连；
所述第一过滤机构由进液口至出液口的方向依次包括石英砂层和活性炭
层。
作为优选，上述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括控制机构，所述的
控制机构包括：臭氧浓度检测单元、滤速检测单元、臭氧浓度控制单元、滤速
控制单元以及紫外控制单元；
所述的臭氧浓度检测单元用于采集所述紫外线/臭氧联合消毒机构内液体
的臭氧浓度数据；
所述的滤速检测单元用于采集通过第一过滤机构的液体的第一初始滤速数
据；
所述的臭氧浓度控制单元根据所述臭氧浓度数据对所述紫外线/臭氧联合
消毒机构进行相应的调节；
所述的滤速控制单元根据所述第一初始滤速数据对第一过滤机构的初始滤
速进行相应的调节；
所述的紫外控制单元用于设定紫外线照射剂量。
作为优选，所述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括第二过滤机构，所
述的第二过滤机构的滤料为长纤维过滤层；
所述的第二过滤机构的进液口与第一过滤机构的出液口相连；
所述的滤速检测单元也用于采集通过第二过滤机构的液体的第二初始滤速
数据；
所述的滤速控制单元根据所述第二初始滤速对第二过滤机构的初始滤速进
行相应的调节。
作为优选，所述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括水温调节机构，所
述的水温调节结构的进液口与第一过滤机构的出液口相连；所述的水温调节机
构包括水温检测单元、水温控制单元和调温单元；
所述的水温检测单元用于采集水温调节机构内水的温度数据；
所述的调温单元用于对水温调节机构内的水进行加热或冷却；
所述的水温控制单元根据所述的温度数据调节所述调温单元的工作状态。
相对于现有技术，本发明的优点为：培育绿豆芽的回收水先通过紫外/臭氧
联合消毒，再依次通过石英砂、活性炭过滤，各步骤所产生的作用相互关联，
彼此支持，并产生协同效果，使得通过本发明的方法所获得的净化水用于培育
黄豆芽时不会降低黄豆芽的品质。
具体而言，首先回收水经过紫外线/臭氧联合消毒，一方面利用紫外线破坏
微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性
细胞死亡，同时补充臭氧，防止因紫外消毒受损伤的微生物光复活，从而产生
持续的、彻底的消毒效果；另一方面臭氧本身也能杀死水体中的病毒、细菌和
原生动物；其次，臭氧可以氧化回收水中的有机物和亚硝酸盐，变成小分子有
机物和硝酸盐，使得水中的污染物更容易被后续的过滤层去除，并且不易堵塞
过滤层，影响过滤效果和过滤速度。再者，经联合消毒的回收水依次通过石英

砂、活性炭过滤。石英砂有效地截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、
微生物、氯、部分磷、臭味及部分重金属离子等；活性炭可以去除小分子有机
物、胶体物质、重金属离子、色素等有害物质，降低水体色度、浊度，由于联
合消毒效果彻底，避免了活性炭饱和时发生二次污染使得细菌、病毒等污染整
个水循环系统的情况。并且发明人还发现使用本发明的方法能去除水中的部分
硝酸盐，降低绿豆芽培育时代谢产生的硝酸盐。通过本发明的方法所获得的净
化水能够达到《生活饮用水卫生标准》，并且TOC、COD、色度、浊度及硝酸
盐含量等远远小于回收水。经过实验验证，使用本发明所培育得的黄豆芽的品
质与生活饮用水无明显差异。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图
中：
图1为本发明提供的水循环系统的第一种具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明提供的水循环系统的第二种具体实施方式的结构示意图。
图3为本发明提供的水循环系统的第三种具体实施方式的结构示意图。
图4为本发明提供的水循环系统的第四种具体实施方式的结构示意图。
图5为本发明提供的水循环系统控制机构的一种具体实施方式的示意图。
图6为本发明提供的水循环系统控制机构的另一种具体实施方式的示意
图。
图7为本发明提供的水温调节机构的一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明：
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征
可以相互组合。
一方面，本发明提供了一种用于豆芽培育的水循环使用的方法，包括以下
步骤：
S1，将回收水通过紫外线/臭氧联合消毒，所述的回收水为培育绿豆芽的水；
S2，经S1步骤消毒的回收水依次通过石英砂、活性炭进行过滤，得到用
于培育黄豆芽的净化水。
上述的石英砂、活性炭可以在不改变过滤顺序的情况下形成多个过滤层对
回收水进行过滤。在一个实施方式中，回收水首先通过石英砂过滤层，再通过
活性炭过滤层，得到净化水。在另一个实施方式中，回收水首先通过石英砂过
滤层，再通过上层为石英砂、下层为活性炭的石英砂/活性炭过滤层，最后通过
活性炭过滤层得到净化水。在上述的回收水依次通过石英砂、活性炭的条件下，
均可以达到本发明的技术效果。
培育绿豆芽的回收水先通过紫外/臭氧联合消毒，再依次通过石英砂、活性
炭过滤，各步骤所产生的作用相互关联，彼此支持，并产生协同效果，使得通
过本发明的方法所获得的净化水用于培育黄豆芽时不会降低黄豆芽的品质。
具体而言，首先回收水经过紫外线/臭氧联合消毒，一方面利用紫外线破坏

微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性
细胞死亡，同时补充臭氧，防止因紫外消毒受损伤的微生物光复活，从而产生
持续的、彻底的消毒效果；另一方面臭氧本身也能杀死水体中的病毒、细菌和
原生动物；其次，臭氧可以氧化回收水中的有机物和亚硝酸盐，变成小分子有
机物和硝酸盐，使得水中的污染物更容易被后续的过滤层去除，并且不易堵塞
过滤层，影响过滤效果和过滤速度。再者，经联合消毒的回收水依次通过石英
砂、活性炭过滤。石英砂有效地截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、
微生物、氯、部分磷、臭味及部分重金属离子等；活性炭可以去除小分子有机
物、胶体物质、重金属离子、色素等有害物质，降低水体色度、浊度，由于联
合消毒效果彻底，避免了活性炭饱和时发生二次污染使得细菌、病毒等污染整
个水循环系统的情况。并且发明人还发现使用本发明的方法能去除水中的部分
硝酸盐，降低绿豆芽培育时代谢产生的硝酸盐。通过本发明的方法所获得的净
化水能够达到《生活饮用水卫生标准》，并且TOC、COD、色度、浊度及硝酸
盐含量等远远小于回收水。经过实验验证，使用本发明所培育得的黄豆芽的品
质与生活饮用水无明显差异。
作为优选，上述的步骤S1中，紫外线的照射剂量为12～140MJ/cm2，臭氧
在回收水中的浓度为0.4～2mg/L。
作为本发明的优选方案，实验证明，当紫外线照射剂量为12～140MJ/cm2，
臭氧在回收水中的浓度为0.4～2mg/L时，净化水中的TOC、COD、色度、浊度
及硝酸盐含量等指标与饮用水相比无明显差异，使用该净化水所培育得的黄豆
芽的品质也与饮用水培育得的无明显差异。
作为优选，上述的步骤S1中，紫外线的照射剂量为40～80MJ/cm2，臭氧在
回收水中的浓度为0.6～1.2mg/L。
作为本发明的优选方案，实验证明，当紫外线照射剂量为40～80MJ/cm2，
臭氧在回收水中的浓度为0.6～1.2mg/L时，净化水中的TOC、COD、色度、浊
度及硝酸盐含量等指标均略优于饮用水，使用该净化水所培育得的黄豆芽的品
质也略高于饮用水。
作为优选，上述的步骤S2中，回收水通过石英砂的初始滤速为8～15m/h。
作为本发明的优选方案，实验证明，当回收水通过石英砂的初始速率为
8～15m/h时，净化水中的TOC、COD、色度、浊度及硝酸盐含量等指标与饮用
水相比无明显差异，使用该净化水所培育得的黄豆芽的品质也与饮用水培育得
的无明显差异。
作为优选，上述的步骤S2中，在石英砂、活性炭过滤之后，还包括通过长
纤维过滤层进行过滤的步骤，通过长纤维过滤层的初始滤速为25～85m/h。
由于经过本发明前述方法得到的净化水中的硝酸盐含量本身已经很低，进
一步去除硝酸盐，即使只是微小的量，也非常困难。长纤维过滤层比表面积大，
孔隙率高，进行深层过滤，有效降低水的浊度，进一步去除污染物，并且发明
人发现在本发明的方法中长纤维过滤层能进一步去除水中的部分硝酸盐。作为
本发明的优选方案，实验证明，当回收水还通过长纤维过滤层进行过滤并且通
过长纤维过滤层的初始速率为25～85m/h时，净化水中的TOC、COD、色度、
浊度、硝酸盐及亚硝酸盐含量等指标均略优于饮用水，使用该净化水所培育得
的黄豆芽的品质也略高于饮用水。
作为优选，上述的步骤S2中，在将净化水用于培育黄豆芽之前，还包括调
节净化水的水温的步骤，所述的水温为5～28℃。
豆芽的培育过程中不同的阶段对水温的要求有较大差异，调节水温为
5～28℃，为不同阶段的豆芽提供合适温度的水，有利于豆芽生长，获得品质更
好的豆芽；同时常温下水的温度因季节变化而改变，调节水温可以使得在不同
的季节中豆芽培育所使用的水的条件一致，有利于保持豆芽质量的稳定。
另一方面，本发明还提供一种用于豆芽培育的水循环系统，包括：
回收机构1，紫外线/臭氧联合消毒机构2和第一过滤机构3；
所述回收机构1用于回收培育绿豆芽的水；
所述紫外线/臭氧联合消毒机构的进液口21与所述回收机构的出液口相连，
紫外线/臭氧联合消毒机构的出液口22与所述第一过滤机构的进液口31相连；
所述第一过滤机构3由进液口31至出液口32的方向依次包括石英砂层和
活性炭层。
作为优选，上述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括控制机构4，所述
的控制机构4包括：臭氧浓度检测单元41、滤速检测单元43、臭氧浓度控制单
元42、滤速控制单元44以及紫外控制单元45；
所述的臭氧浓度检测单元41用于采集所述紫外线/臭氧联合消毒机构2内
液体的臭氧浓度数据；
所述的滤速检测单元43用于采集通过第一过滤机构的液体的第一初始滤
速数据；
所述的臭氧浓度控制单元42根据所述臭氧浓度数据对所述紫外线/臭氧联
合消毒机构2进行相应的调节；
所述的滤速控制单元44根据所述第一初始滤速数据对第一过滤机构3的初
始滤速进行相应的调节；
所述的紫外控制单元用于设定紫外线照射剂量。
上述的臭氧浓度控制单元42根据所述臭氧浓度数据对所述紫外线/臭氧联
合消毒机构2进行相应的调节，具体为：臭氧浓度检测单元41将臭氧浓度数据
传输至臭氧浓度控制单元42，臭氧浓度控制单元42将臭氧浓度数据与预设的
标准范围进行比对，当不处于标准范围内时，臭氧浓度控制单元42控制紫外线
/臭氧联合消毒机构2增加或减小臭氧的产生速率，达到调节回收水中臭氧浓度
的作用。
上述的滤速控制单元44根据所述第一初始滤速数据对第一过滤机构3的初
始滤速进行相应的调节，具体为：滤速检测单元43将第一初始滤速数据传输至
滤速控制单元44，滤速控制单元44将第一初始滤速数据与预设的标准范围进
行比对，当不处于标准范围内时，滤速控制单元44控制第一过滤机构3增大或
减小第一初始滤速。
上述的控制机构4实现了水循环使用过程中对臭氧浓度、初始滤速等参数
的自动化控制。
进一步的，上述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括第二过滤机构5，
所述的第二过滤机构的滤料为长纤维过滤层；
所述的第二过滤机构的进液口51与第一过滤机构的出液口32相连；
上述的滤速检测单元43也用于采集通过第二过滤机构5的液体的第二初始
滤速数据；
上述的滤速控制单元44根据所述第二初始滤速对第二过滤机构5的初始滤
速进行相应的调节。
上述的滤速控制单元44根据所述第二初始滤速对第二过滤机构5的初始滤
速进行相应的调节，具体为：滤速检测单元43将第二初始滤速数据传输至滤速
控制单元44，滤速控制单元44将第二初始滤速数据与预设的标准范围进行比
对，当不处于标准范围内时，滤速控制单元44控制第二过滤机构5增大或减小
第二初始滤速。
作为优选，上述的用于豆芽培育的水循环系统，还包括水温调节机构6，
所述的水温调节结构的进液口61与第一过滤机构的出液口32相连；所述的水
温调节机构包括水温检测单元63、水温控制单元64和调温单元65；
所述的水温检测单元63用于采集水温调节机构6内水的温度数据；
所述的调温单元65用于对水温调节机构6内的水进行加热或冷却；
所述的水温控制单元64根据所述的温度数据调节所述调温单元65的工作
状态。
上述的水温控制单元64根据所述的温度数据调节所述调温单元65的工作
状态，具体为：水温检测单元63采集温度数据并传输到水温控制单元64，水
温控制单元64将温度数据与预设的标准范围进行比对，当不处于标准范围内
时，水温控制单元64控制调温单元65对水进行加热或冷却。
在上述的水循环系统同时包括所述水温调节机构6和所述第二过滤机构5
时，第二过滤机构的进液口51与第一过滤机构的出液口32相连，第二过滤机
构的出液口52水温调节机构的进液口61相连。
上述的水温调节机构6实现了对水温的自动化控制。
以下采取实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。需要说明的是，在
不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下述实施例中所用的设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途
径得到。其中，臭氧发生装置购自泰兴市恒晟机泵设备制造厂，型号QHW-160；
紫外线消毒装置购自深圳市康澈净水设备有限公司，型号KCW；长纤维过滤材
料购自宜兴市苏友环保填料有限公司。
实施例1
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为12MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为2mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为8m/h。过滤完成得到
净化水。
实施例2
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为140MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为0.4mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为15m/h。过滤完成得
到净化水。
实施例3
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为40MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为1.2mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为12m/h。过滤完成得
到净化水。
实施例4
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为80MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为0.6mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为12m/h。过滤完成得
到净化水。
实施例5
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为10MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为2.5mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为

0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为7m/h。过滤完成得到
净化水。
实施例6
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为80MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为0.6mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为12m/h。
4、再将水通过长纤维过滤层，控制初始滤速为25m/h，过滤完成得到净化
水。
实施例7
1、将培育绿豆芽的水回收，置于回收水仓内。
2、将回收水通过紫外线/臭氧联合设备进行联合消毒，控制紫外线的照射
剂量为80MJ/cm2，臭氧在回收水中的浓度为0.6mg/L。
3、将水通入石英砂过滤设备进行过滤，石英砂层由粒径1.2～2.4mm、厚度
500mm的石英砂组成。再通过活性炭过滤设备，活性炭层由粒径为
0.6～2.75mm、厚度为700mm的活性炭滤料层和粒径为3～8mm、厚度为700mm
的活性炭层组成。控制通入石英砂过滤设备的初始滤速为12m/h。
4、再将水通过长纤维过滤层，控制初始滤速为85m/h，过滤完成得到净化
水。
对实施例1～6所得的净化水进行检测，其检测结果如下：
由检测结果可见，实施例1、2所获得的净化水的COD、TOC及硝酸盐、
亚硝酸盐等各项指标与生活饮用水无明显差异。实施例3、4的各项指标均略优
于生活饮用水。实施例6的各项指标均优于生活饮用水。实施例5的净化水的
COD、TOC及硝酸盐、亚硝酸盐含量远远小于回收水，稍高于生活饮用水。
将实施例1～6所得的净化水经过调温步骤后用于黄豆芽的培育，所培育出
的黄豆芽的品质检测结果如下：
由检测结果可见，实施例1、2的净化水所培育的黄豆芽与生活饮用水所培
育的黄豆芽的品质无明显差异。实施例5的净化水所培育的黄豆芽的质量及各
部位的长度与生活饮用水也无明显差异，但硝酸盐与亚硝酸盐含量稍高于饮用
水，但其硝酸盐含量仍低于世界卫生组织规定的432mg/kg，亚硝酸盐含量低于
规定的4mg/kg，符合安全标准。实施例3、4所得的净化水培育的豆芽的质量
略高于饮用水，硝酸盐及亚硝酸盐含量略低于饮用水所培育的豆芽。实施例6
所得的净化水培育的黄豆芽的质量高于饮用水，硝酸盐、亚硝酸盐含量低于饮
用水。总的而言，本发明的方法所得到的净化水循环用于培育黄豆芽，不会降
低黄豆芽的品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发
明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发
明的保护范围之内。